Фонарь светит сквозь туман, и его свет слегка меняет цвет. По этому изменению можно понять, из чего туман состоит. Так астрономы изучают холодный газ вокруг рентгеновских источников: атомы железа в этом газе поглощают и переизлучают рентгеновские лучи на строго определённой энергии — как отпечаток пальца. Но у отпечатка есть нюанс: если у атома сорвать несколько электронов, линия сдвинется. Новый японский телескоп XRISM умеет замечать сдвиг в десятки раз меньший, чем было доступно раньше.
В системе Центавр X-3 нейтронная звезда — крошечный сверхплотный остаток взорвавшейся звезды — крутится вокруг обычной массивной звезды и перетягивает на себя её вещество. Рядом с нейтронной звездой есть облако холодного газа, которое светится линиями железа. Учёные сравнили две линии — одну на 6.4 кэВ, другую на 7.06 кэВ — и увидели, что они сдвинуты по-разному. Если бы газ просто двигался целиком, обе линии сдвинулись бы одинаково. Разница говорит о том, что атомы железа потеряли примерно пять электронов из двадцати шести. Это как если бы у человека оторвали пуговицы на пиджаке — пиджак тот же, но застёгивается иначе.
Зная, сколько электронов сорвано, астрономы вычислили, насколько линии сместились из-за этого, а не из-за движения газа. Остаточный сдвиг совпал с оптическими измерениями движения всей системы. Это позволило уточнить, где именно находится холодное облако — ближе или дальше от нейтронной звезды, чем думали раньше. Такой же трюк можно применять к любым другим источникам, где светится железо: от чёрных дыр до остатков сверхновых. Фонарь стал лучше различать туман.
Энергия рентгеновского кванта 6.4 кэВ в миллиард раз больше энергии видимого света, но XRISM измеряет её сдвиг с точностью до 0.2 электронвольта — это как заметить, что человек в толпе сдвинулся на толщину волоса.
В сериале «Экспансия» корабли ищут по тепловому излучению — а здесь холодный газ выдают по рентгеновским линиям железа, почти как детектор лжи для космической пыли.